铁路多媒体调度通信系统的可靠性方案研究

为保障铁路运输指挥和行车安全,对铁路多媒体调度通信系统的可靠性进行研究,从外部运行环境、系统设备及其内部模块设计、混合组网等方面进行综合分析,提出整体可靠性技术方案。首先,系统可采用物理服务器或云平台部署方式,服务器部署时系统采用电源、磁盘的冗余备份,云平台部署时通过容错技术提升系统可用性并可根据负载调整需要计算资源,采用链路聚合、网络双平面等技术保证系统不受网络单点故障影响。其次,中心设备内部各模块采用主备或集群部署方式实现模块冗余备份,系统设备通过双中心组网实现异地容灾备份。最后提出IP和E1混合组网方案,确保IP网络故障时系统仍可通过E1组网提供语音调度通信业务。上述方案在出现局部故障的情况下,系统仍可不受影响地提供调度通信业务,有效保证铁路列车运行时多媒体调度通信业务的高可靠性。     

5G-R核心网容灾组网方案及关键技术研究

铁路5G专网是我国铁路新一代移动通信系统，正处于科技攻关阶段。为规范核心网组网，明确设备技术要求，确保系统服务质量符合要求，核心网容灾组网方案亟待研究。首先，在调研分析铁路需求基础上，研究提出5G-R核心网规划方案；其次，研究组网关键技术，包括设备故障检测方式、参数设置和网元容灾备份部署方式及其适用性；然后，结合网元作用和接口协议，重点研究并提出4种网元容灾备份组网方案；最后，依托研发实验室进行测试验证。试验表明，网元故障时，系统自动倒换，网元故障倒换时间与设置的故障检测时长相关，建议小于20 s。建议将来在实际应用中，综合考虑网元的平均无故障恢复时间(MTBF)、交互心跳的性能处理能力等因素，进一步优化调整。     

基于5G-R的铁路物联网固定终端连接管理平台方案

5G-R系统是铁路下一代数字宽带移动通信系统,在民用5G系统的基础上针对中国铁路应用场景定制化开发。在高带宽、大连接、低时延的标准特性上,增加了集群通信、智能呼叫、位置管理等铁路特定功能。为适应智能铁路物联网需求发展,面向铁路沿线5G-R网络覆盖,针对铁路物联网数据回传与行车业务数据共网回传的需要,在5G-R体系中提出连接管理平台功能实体。连接管理平台用于管理铁路物联网中进行基础设备设施监测检测的地面固定终端,通过协调数据发送计划,平衡无线网络话务量,实现对无线资源的统一调度,在保障行车数据传送的基础上实现铁路基础设备设施监测检测系统数据有序回传。针对铁路基础设备设施监测检测系统固定终端的业务需求,对连接管理平台的系统架构、功能组成、运维管理提出细化方案。     

PLC与5G融合通信在铁路信号设备状态监测系统中的应用研究

针对铁路信号设备状态监测系统中常见的PLC+ADSL组网模式存在硬件设备复杂、带宽有限、维护难度大等问题,分析了铁路5G专网建设情况及应用场景,研究了PLC+5G专网融合通信在道岔缺口监测系统、信号设备故障预测与健康管理系统中的组网及部署方案,实现了监测数据的实时上报,并在包神铁路现场进行了验证。结果表明:相较于PLC+ADSL组网模式,PLC+5G的融合通信实时性更高、可扩展性更强、部署简单更灵活,具有较高的工程应用价值。     

5G移动通信在智能铁路中的方案分析

面对铁路智能化和未来演进,现有的移动通信技术不能满足智能铁路大容量数据传输,铁路亟需新一代移动通信支撑。5G技术可全面推进铁路通信技术换代升级,但对于数量庞大、高速移动用户,时速350 km上行多普勒频偏高于2 kHz,如不能有效预估并补偿,系统解调性能会严重恶化。针对5G移动通信在智能铁路的应用中面临的问题,分析其业务指标;提出了智能铁路5G移动通信整体架构;并对区间、隧道、室内覆盖组网进行了规划,描述了多普勒频偏原理并给出了频偏补偿方法,这可为实现智能铁路提供技术支持。     

5G-R系统核心网5GC组网技术和部署方案研究

5GC是5G-R系统核心网的重要网元,是实现5G-R系统承载无线调度通信、列车运行控制、行车指挥、运营维护信息传送等多种应用业务的关键。为了保证各种应用业务的实时性、可靠性、可用性和可维护性,基于国际3GPP规范,分析了5GC架构和网元功能;结合铁路业务需求、维护需求和应用场景,梳理归纳了5GC组网原则;研究各铁路局集团公司5GC规划部署方案,提出了5GC云平台架构和建设方式等建议;结合5GC网元功能和组网技术,提出了5GC各网络功能容灾备份组网方案建议,AMF/SMF/UPF等网络功能可采用负荷分担方式,其他网络功能宜采用主备工作方式。     

面向铁路5G移动通信的SPN与OTN网络融合方案研究

铁路新基建关于5G-R核心网及数据中心的建设规划，对承载网的系统容量、可靠性、业务发展余量、网络性能等提出更高要求，发展新的承载技术势在必行。从业务适配、网络切片、管控系统等方面，对SPN、增强型IP RAN及M-OTN 3种承载网技术分析比较，推荐采用SPN作为铁路5G系统的承载技术，阐述了铁路5G承载网组网需求及架构，并针对不同应用场景接入层提出SPN技术方案。     

通辽铁路枢纽调度通信系统方案研究

根据通辽铁路枢纽扩能改造工程需要及行车运输组织要求,结合设备现状和运用情况,对关系行车安全的调度系统,进行详细业务需求分析,通过综合技术方案比选,提出通辽设置调度通信主系统的方案,优化枢纽内调度系统组网结构,从而提高调度系统的可靠性和可扩展性,有效地保障了铁路通信畅通,使编组站内作业流程便捷有序,也为后续的项目设计提供参考。     

铁路视频会议通信技术发展应用研究

新一代音视频编解码技术、大数据云计算、5G宽带移动网、AI人工智能等通信技术协同发展,给视频会议通信带来新的发展机遇。针对国铁集团现有2套视频会议系统,即铁路电视电话会议系统和铁路云视频会议系统的现状,从产品国产化、音视频专业化、云会议轻量化、5G移动化、AI智能化及交互式数据协作等方面进行分析,提出了通信技术协同发展在铁路视频会议通信领域的应用建议。     

5G-R接入网基站单元设备组网可靠性分析

铁路5G-R专网的可靠性、安全性和容灾能力是铁路独特场景下组网的重要需求，基站组网方案的可靠性定量分析是5G-R组网方案设计的重要理论依据，冗余组网对5G-R基站中主要单元设备进行备份是5G-R场景下提高系统可靠性的主要方案。针对射频拉远单元（RRU）与基带处理单元（BBU）组成的基站系统和将BBU拆分为分离的集中式单元（CU）及分布式单元（DU）的基站系统，利用静态分析和动态故障树分析方法建立可靠性分析模型，定量计算2种基站系统的可靠性参数。同时，采用蒙特卡洛仿真法，建立较完备的基站设备管控和故障切换逻辑，模拟基站故障场景，对2种基站组网系统的薄弱环节进行分析。仿真结果和可靠性参数指标表明：冗余组网设计有效地提高了2种基站组网系统的可靠性，且通过交叉连接方式可以有效减小CU和DU分离部署带来的可靠性损失，验证了该冗余组网方案的可行性。     

5G公网铁路专用网络架构及安全部署方案

为解决5G公网网络稳定性不足，且5G-R频谱与网络资源受限的问题，通过分析3种5G专用网络部署方案的特点，并结合铁路业务对5G非公共网络组网的需求，基于公网集成非公共网络模式（PNI-NPN），探讨适用于铁路行业的5G公网专用部署方案，分析研究其可行性及应用前景；针对5G公网专用方案，提出相应的安全需求。该方案的探讨为铁路5G网络信息化建设提供参考。     

铁路专用通信网接入技术现状及展望

介绍了5种铁路专用通信接入网的组网方式、主要特点和应用范围，提出了向宽带化、ATM化和混合组网方向发展的见解。并对宽带化接入网技术原理与实现方式作了介绍。     

铁路5G创新实验室正式投入使用

位于中国铁道科学研究院集团有限公司环行铁道试验基地的铁路5G创新实验室于2020年12月18日开通投入使用。按照中国国家铁路集团有限公司的统一部署要求,中国铁道科学研究院集团有限公司联合中兴、华为等国内多个主流5G设备厂商和三大运营商,共同搭建铁路5G创新实验室。实验室+外场(环行铁道5G实验环境)构建了我国铁路第1个内外场结合、动静态兼顾、公网专网融合的铁路5G移动通信平台,为铁路5G专网系统设备研发和铁路5G公网、专网应用业务调试提供了统一的测试环网境。     

5G-R无线通信系统承载重载铁路机车同步操控业务研究

基于对重载铁路机车同步操控业务的分析，首先提出5G-R承载机车同步操控业务的网络架构，以及核心网、无线接入网等冗余组网方式。其次从数据路由、会话和服务连续模式、IP地址分配等方面，研究机车同步操控业务在5G-R网络中的实现方式；其中数据路由可采用归属地路由方式，会话和服务连续模式建议采用SSC模式1，对于不同核心网架构给出3种IP地址分配实现方案。最后对既有重载铁路建设5G-R网络进行方案探讨，包括以大秦铁路为例，提出5G-R网络建设方案，以及机车同步操控系统地面设备和车载设备的改造方案；以朔黄线为例，提出与既有业务运用相适应的5G-R网络双网冗余组网且业务负荷分担方案。通过对5G-R系统承载重载铁路机车同步操控业务的网络架构、工程应用等研究和分析，为未来5G-R系统应用于重载铁路提供一些参考。     

铁路建造期通信保障方案研究

智能建造技术在铁路建造领域广泛应用。为实现铁路建设过程中智能化、信息化管理，需要构建覆盖建设管理、施工、设计、咨询、监理等全域高速可达的铁路建造期通信网络。通过对铁路建造期通信需求进行分析，分两部分开展研究：因地制宜地选择通信承载网络方案；基于需求建设通信应用业务系统。同时为避免大量临时通信设备对维护管理带来挑战，研究通过云技术对应用业务系统进行融合，建设融合的通信应用云平台。     

移动性增强技术在铁路5G专网中应用场景研究

超高可靠低时延通信是5G移动通信系统的三大特性之一,移动性增强是实现超高可靠低时延特性的一个关键技术。铁路5G专网同样也有高可靠性低时延的要求,列车在高速运行过程中,用户设备需要不断在相邻小区间进行业务切换,主要探讨移动性增强技术中的条件切换、双激活协议栈和快速切换失败恢复等3项功能在铁路5G专网中的应用场景。根据这3项功能的工作机制和铁路5G专网覆盖模型的特点,认为双激活协议栈和快速切换失败恢复对减少业务中断时延,保障列车运行安全具有很好的应用价值。     

铁路TD-LTE专网系统解决方案

为满足当前铁路不断增加的通信需求,结合TD-LTE通信技术的优势,提出一种铁路TD-LTE无线专网系统方案。在保证铁路无线网络业务安全性和设备可靠性的前提下,详细说明系统网络中各网元的具体功能,对此方案中的实现难点进行详细的分析,针对不同场景提出相应的解决方案,在满足铁路通信中的有线和无线综合业务的同时,也满足了铁路企业多样的通信需求,真正实现高速铁路通信的现代化信息网络平台。     

浅谈智能铁路助推铁路通信发展

当前,5G、大数据、云计算、物联网、人工智能等新技术发展迅速,基于新技术的应用创新不断涌现,智能铁路是广泛应用这些新技术的新一代铁路系统.铁路通信网作为铁路的重要基础设施,将面临智能铁路发展带来的重大发展机遇.本文对智能铁路推动铁路通信发展进行了分析,对铁路部分通信技术演进方向提出了建议.     

5G在铁路信息系统中的应用

随着5G技术的发展与相关生态的基本形成，加快研究5G在铁路信息系统中的应用，对推进铁路行业的智能化转型具有重要意义。通过分析铁路信息系统现状，梳理铁路领域部分主要系统目前存在的问题，分析铁路信息系统对移动网络不断提高的需求；总结了5G应用优势及铁路信息系统5G应用场景；在此基础上，研究提出了典型信息系统基于5G的技术架构。具有5G技术加持的铁路信息系统，将形成云-边-端一体化的铁路信息系统全新架构，支撑各类新型应用；系统能力从固定终端延伸至移动场景，有利于提高铁路整体运营效率；为各类基础设施检测监测、既有系统改造等场景提供便捷的无线网络接入条件，将提高铁路泛在感知能力，保障行车安全。     

通信系统与铁路主要业务应用系统接口标准化研究

介绍铁路通信系统常用接口,分析相关业务应用系统的功能、业务需求、组网方式;研究通信接口方式,提出典型的接口方案。在铁路通信接口技术演进的基础上,研究相关业务应用系统的通信接口,提出业务系统通信接口标准化的可行性和发展方向。